單片開關模塊電源的電路設計

圖3模塊的外特性

(a)SV－Ui;(b)SI－IO;(c)η－Ui(PO=20W);(d)η－Ui(PO=4W)

　　輸出紋波電壓的最大值：±60mV

　　工作溫度范圍：TA=0℃～50℃。

212V、20W開關電源模塊的電路設計

該模塊的內部電路和印制板元件布置，分別如圖1、圖2所示。單面印制板的尺寸為91mm×43mm，安裝元器件后的最大高度為27mm。電路中使用兩片集成電路：三端單片開關電源TOP224P(IC1)，線性光耦合器PC817A(IC2)。交流電源經過BR和C1整流濾波后產生直流高壓U1，給高頻變壓器的初級繞組供電。VZ1和VD1能將漏感產生的尖峰電壓箝位到安全值，并能衰減振鈴電壓。VZ1采用反向擊穿電壓為200V的瞬態電壓抑制器P6KE200，VD1選用1A/600V的超快恢復二極管UF4005。次級繞組電壓通過VD2、C2、L1和C3整流濾波，獲得12V輸出電壓UO。UO值是由VZ2穩壓值、光耦中LED的正向壓降、R1上的壓降這三者之和來設定的。改變高頻變壓器的匝數比和VZ2的穩壓值，還可獲得其他輸出電壓值。R2和VZ2還為12V輸出提供一個假負載，用以提高輕載時的負載調整率。反饋繞組電壓經VD3和C4整流濾波后，供給TOP224P所需偏壓。由R2和VZ2來調節控制端電流，通過改變輸出占空比達到穩壓目的。共模扼流圈L2能減小由初級繞組接D端的高壓開關波形所產生的共模泄漏電流。C7為保護電容，用于濾掉由初、次級耦合電容引起的干擾。C6可減小由初級電流的基波與諧波所產生的差模泄漏電流。C5不僅能濾除加在控制端上的尖峰電流，而且決定了自起動頻率，它還與R1、R3一起對控制電路進行補償。

　　該開關電源模塊的SVUi、S1IO、ηUi的關系曲線如圖3所示。圖3(a)示出當IO=1.67A時，電壓調整率SV與交流輸入電壓Ui的關系。圖3(b)示出在Ui=230V時負載調整率SI與輸出電流IO的關系。圖3（c）(d)分別示出當PO=20W、4W時電源效率與交流輸入電壓Ui的關系曲線。　　在上電過程中，直流高壓UI建立之后需經過160ms(典型值）的延遲時間，輸出電壓UO才達到12V的穩定值。UO與UI的時序波形如圖4所示。延遲時間180－20=160ms。圖中假定Ui=212V，UI=Ui=300V。若需增加軟起動功能以限制開啟電源時的占空比，使UO平滑地升高，應在VZ2的兩端并聯一只軟起動電容C8(如圖1中虛線所示)。C8的容量范圍為4.7μF～47μF。當C8=4.7μF、10μF、22μF、47μF時，所對應的軟起動波形如圖5所示。上述4種情況下，軟起動時間依次為2.5ms（8.5－6ms）、2.5ms（8.5－6ms）、4ms(10－6ms)、8ms(14－6ms)。在軟起動過程中UO是按照一定的斜率升高的，能對TOP224P起到保護作用。斷電后C8可通過R2進行放電。

圖4UO與Ui的時序波形

圖5軟起動波形